BROWNIAN DIFFUSION AND LARGE-SCALE MORPHOLOGY OF A NANOSTRUCTURED FILM ON THE WALL OF A FLOW REACTOR
Abstract
A self-consistent mathematical model of nanoparticle deposition from a gas flow and a nanostructured film growth was developed. Qualitative estimates and simulation results are presented, which are in accordance with experimental data. During simulation it is found that at the inlet of the cylindrical reactor a large-scale morphology of a film thickness is formed which does not depend on its width. It is shown that the morphology of a deposited film can be optimized by controlling the width of an inlet nanoparticle beam and by an inlet gas temperature.
About the Authors
S. P. FISENKO
A. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk
Belarus
Belarus
D. A. TAKOPULO
A. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk
Belarus
Belarus
References
1. Cluster beam deposition: tool for nanoscale science and technology / K. Wegner [et al.] // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2006. – N 39. – P. R439–R459.
2. Jensen, P. Growth of nanostructures by cluster deposition: Experiments and simple models / P. Jensen // Reviews of Modern Phys. – 1999. – Vol. 71, N 5. – P. 1695–1735.
3. Chein, R. Thermophoretic effects on nano-particles deposition in channel flow / R. Chein, W. Liao // Heat Mass Transfer. – 2005. – N 42. – P. 71–79.
4. Shimada, M. Size change of very fine silver agglomerates by sintering in a heated flow / M. Shimada, T. Seto, K. Okuyama // Japanese J. Appl. Phys. – 1994. – Vol. 33. – P. 1174–1181.
5. Fisenko, S. P. Brownian deposition of nanodroplets and nanofibre growth via “vapor-liquid-solid” route / S. P. Fisenko, D. A. Takopulo // “Nanodroplets”. Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology. – New York: Springer, 2013. – Vol. 18. – P. 289–299.
6. Фисенко, С. П. Термофорез и броуновская диффузия наночастиц в проточном реакторе / С. П. Фисенко, Ю. А. Ходыко // Журн. техн. физики. – 2012. – Т. 82, № 3. – С. 23−29.
7. Станкевич, Ю. А. Перестройка профиля Пуазейля в неизотермических течениях в реакторе / Ю. А. Станкевич, С. П. Фисенко // Инженерно-физ. журн. – 2011. – Т. 84. – C. 1225–1228.
8. Kubo, R. Statistical Mechanics / R. Kubo. – Amsterdam: North-Holland Publishing Co., 1965.
9. Thermophoresis of particles in a heated boundary layer / L. Talbot [et al.] // J. Fluid. Mech. – 1980. – Vol. 101, N 4. – P. 737−758.
10. Петухов, Б. С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах / Б. С. Петухов. – М.: Энергия, 1967.
11. Бринь, А. А. Броуновское осаждение наночастиц из ламинарного газового потока в трубе / А. А. Бринь, С. П. Фисенко, А. И. Шнип // Журн. техн. физики. – 2008. – Т. 78, вып. 9. – C. 41–45.
12. Evaluation of the factors that influence the fabrication of the porous thin films by deposition of aerosol nanoparticles / M. Kubo [et al.] // Chem. Eng. J. – 2013. – Vol. 232. – P. 221–227.
13. Тот, Л. Ф. Расположения на плоскости, на сфере и в пространстве / Л. Ф. Тот. – М.: Физматгиз, 1958.
14. Такопуло, Д. А. Тепло-массоперенос в системе углеводородный газ – пористый слой углерода – металл и формирование пересыщенных твердых растворов углерода / Д. А. Такопуло, С. П. Фисенко // Инженерно-физ. журн. – 2012. – Т. 85, № 3. – С. 503–511.
15. Вержбицкий, В. М. Основы численных методов / В. М. Вержбицкий. – М.: Высш. шк., 2002.
16. Schiesser, W. E. The Numerical Method of Lines: Integration of Partial Differential Equations / W. E. Schiesser. – San Diego: Academic Press, 1991.
17. Такопуло, Д. А. Броуновская диффузия и перенос пучка наночастиц газовым потоком / Д. А. Такопуло, С. П. Фисенко // Инженерно-физ. журн. – 2013. – Т. 86, № 5. – С. 980–983.
Review
Views: 729
Email this article 